题目内容

1．如图是李明同学测小灯泡正常工作时的电阻的实验，灯泡上标有“2.5V”的字样．
（1）李明测小灯泡电阻的实验原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）请你用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整（要求滑片向右移动灯泡变暗）．
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，他发现灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，其故障原因是小灯泡断路．
（4）故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常工作时的电阻是9.6Ω（结果保留一位小数）．
（5）完成实验后，李明发现同桌小强的电压表坏了，他就向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路，也测出了小灯泡的正常发光的电阻，请你帮他完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，将开关S拨到触点1（选填“1”或“2”），移动滑片，使电流表的示数为$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
②保持滑片的位置不动，再将开关S拨到触点2（选填“1”或“2”），读出电流表的示数为I；
③小灯泡正常发光时电阻的表达式我R=$\frac{2.5V}{{IR}_{0}-2.5V}$×R0（用已知量和测量量表示）．

分析 （1）测小灯泡电阻的实验原理是欧姆定律；
（2）根据题目要求确定滑动变阻器的接法；
（3）移动滑动变阻器滑片，他发现灯泡始终不亮，电流表无示数，电路为断路；电压表有示数，说明电压表与电源两极连通，则与电压表并联的部分之外是连通的，与电压表并联的灯泡断路了；
（4）由图乙电流表小量程读数，根据欧姆定律求电阻大小；
（5）由丙图可知，没有电流表的情况下，定值电阻和电压表应起到电压表的测量电压的作用．开关S拨到触点1，移动滑片，使电流表示数为 $\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，此时灯正常发光；保持滑片位置不动，开关S拨到触点2，根据各用电器的电压不变，通过定值电阻的电流不变，由并联电路电流的规律求出此时通过的灯的额定电流，根据欧姆定律即可求灯正常发光的电阻．

解答 解：（1）测电阻的原理是R=$\frac{U}{I}$；
（2）灯滑片右移时，灯泡变暗，即电流变小，所以滑片以左电阻丝连入电路中，如下图所示：

（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，他发现灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，其故障原因是小灯泡断路了而导致电压表串联在电路中了；
（4）图乙中电流表小量程分度值为0.02A，读数为0.26A，则灯正常发光时的电阻大小R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.26A}$=9.6Ω；
（5）①在没有电压表情况下，定值电阻和电流表应起到电压表的测量电压的作用，因灯泡的额定电压为2.5V，将开关S拨到触点1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，此时定值电阻的电压为2.5V，由并联电路电压的规律，灯的电压为2.5V，灯正常工作；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关S拨到触点2，因电路的连接关系没有改变，各用电器的电压不变，所以灯仍正常发光，电流表示数不变；
③根据并联电路电压的规律，此时通过灯的额定电流为IL=I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，灯正常发光的电阻大小
R=$\frac{2.5V}{I-\frac{2.5V}{{R}_{0}}}=\frac{2.5V}{{IR}_{0}-2.5V}$×R0．
故答案为：（1）R=$\frac{U}{I}$；
（2）见上图；
（3）灯泡断路；
（4）9.6；
（5）①1；$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；②2；③$\frac{2.5V}{{IR}_{0}-2.5V}$×R0．

点评 本题测小灯泡正常工作时的电阻，考查实验的原理、电路的连接、故障的分析、电阻的计算及在没有电压表情况下设计实验方案则电阻的能力，有一定难度．

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